JPH0120512Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この考案は触媒バーナに係り、特に液体燃料を
使用する場合のスタートアツプに好適な触媒接触
式バーナに関するものである。

（従来の技術） 燃焼方法として、通常の気相燃焼方式のもの
と、白金、パラジウムおよびロジウム等の貴金属
や酸化第二鉄、酸化コバルトおよび酸化ニツケル
等の金属酸化物から選ばれるものを担持せしめた
触媒の存在下で接触燃焼を行う方式のものとが一
般に知られている。前者の気相燃焼方式では、発
熱（火炎発生）空間が限られるため、局部的に
2000℃以上に達する高温領域が存在し易く、然し
て窒素酸化物の発生をさけることが本質的に困難
である。

また、この方式では、燃料と酸素がいわゆる可
燃範囲に混合されることが必要なため、空燃比に
ついて制限があり、空燃比が適切に保持されない
場合には、煤塵の発生とともに燃焼効率の低下あ
るいは燃焼不能の事態を招くといつた問題があ
る。さらに、金属の熱処理炉等ではせいぜい1000
℃程度あるいはそれ以下の温度で充分な場合が多
いので、このような方面には必ずしも適さないと
いう問題もある。

一方、後者の接触燃焼方式によれば、空燃比の
面で気相燃焼方式に比べ安定した燃焼が行える。
すなわち、この方式によれば燃料濃度が可燃範囲
より低い場合であつても燃焼反応を持続させるこ
とができる上、気相燃焼方式の場合よりも低い温
度で燃焼が可能となるからである。このように接
触燃焼方式は優れた特徴を有するため、燃料資源
の多様化や低公害燃焼といつた最近の要請に沿つ
て石油精製プラントや製鉄所等におけるオフガス
の処理および自動車排ガスの浄化等に代表される
従来からの熱利用分野のみならず、前記した金属
等の熱処理炉、その他の加熱装置およびガスター
ビン等に対しても適用が進んでいる。

従来のこの種接触燃焼装置は、第３図に示すと
おり、スタートアツプ用の熱量供給を行う予熱燃
焼室２８、主燃料を該熱量の供給下（スタートア
ツプ時）または循環燃焼ガスの供給下（定常運転
時）に燃焼用空気と混合、蒸発させる（液体燃料
の場合）混合室２９、該混合室で生成した混合気
の接触燃焼を行う触媒バーナ１５、熱利用機器
２、燃料供給ライン３１（主燃料用）および３２
（予熱燃料用）、燃焼用空気の供給ライン３０（予
熱用）および３８（主燃焼用）並びに燃焼ガスの
循環ライン４から主に構成される。

しかしながら、このような装置では、(1)予熱燃
焼室２８および混合室２９を触媒バーナ１５以外
に別途設置する必要があるので装置が複雑となる
上、(2)ガス燃料と液体燃料を併用する場合には、
それぞれに対応した予熱燃焼室を設置する必要が
ある等の欠点がある。

これらを克服するものとして、予熱燃焼室、混
合室および触媒燃焼部を一体構造化する試みもな
されている。しかし、この方法によれば、気体燃
料の燃焼では格別問題ないが、液体燃料を燃焼す
る場合には下記の問題がある。すなわち、一般に
液体燃料は触媒層へ達するまでに蒸発してガス状
になつていなければならない。しかるに、定常運
転時には高温の燃焼ガスを混合室へ供給できるの
で問題ないが、スタートアツプ時にはこれが不可
能な上前記の予熱燃焼室のみでは不充分なため、
別途に燃焼用空気および／または循環燃焼ガスを
昇温させるための第二次予熱燃焼室が必要とな
り、装置の複雑化が避けられない。

（考案が解決しようとする問題点） この考案の目的は、上記した従来技術の欠点を
なくし、構造を複雑化することなく液体燃料使用
下のスタートアツプを好適に行うことができる触
媒バーナを提供することにある。

（問題点を解決するための手段） 上記の目的を達成するため、この考案は、熱利
用機器側へ向けて順次、燃料供給ノズルが貫通す
る風箱、該ノズルから噴射された燃料と風箱を通
過した一般に燃焼ガス添加下の燃焼用空気との混
合を行うバーナポートおよび接触燃焼触媒層を備
えた触媒バーナにおいて、上記燃料供給ノズルを
ガス燃料と液体燃料を内、外流路に分けて案内可
能とする二重管構造にするとともに、バーナポー
トにパイロツトバーナを設け、かつ熱利用機器の
上流側から風箱へ達する燃焼ガスのバイパス循環
ラインを設けたことを特徴とする。

このような構成とすれば、触媒バーナのスター
トアツプを、パイロツトバーナの点火とこれにと
もなう触媒層のガス燃料燃焼可能温度までの昇
温、ガス燃料の燃焼とこれにもとなう燃焼ガスの
液体燃料蒸発可能温度までの昇温および液体燃料
の燃焼の順、すなわち全体的にみて温和かつ充分
な燃料供給の下に進めることが可能となるので、
熱衝撃に基因する触媒の破損や未蒸発の液体燃料
液滴が触媒層へ送られ、カーボン析出や局部加熱
等のため触媒性能を劣化させるといつた問題を回
避できる上、装置のコンパクト化も可能となる。

（実施例） 以下、図面に示す実施例によりこの考案をさら
に詳しく説明する。

第１図はこの考案の実施例に係る触媒バーナの
側断面図を示すもので、このものは、熱利用機器
２の方向へ向け順次設けられた風箱１８、バーナ
ポート１９および接触燃焼触媒層９からなるバー
ナ本体部と、風箱１８に貫設された二重管構造の
燃料供給ノズル１６と、バーナポート１９に斜設
されたパイロツトバーナ１とから主に構成され
る。

なお、同図中、４は図示省略の上流側で熱利用
機器２の入口部に分岐、開口する燃焼ガスのバイ
パス循環ラインに連通する燃焼ガス循環ライン、
７，８および１０はそれぞれ燃焼用ガスライン１
２の温度検知に基づいて操作されるガス燃料調節
弁、液体燃料調節弁および燃焼用空気調節弁、１
１は循環燃焼ガス供給弁、１５Ａは触媒バーナ、
１６Ａは燃料供給ノズル１６を構成する液体燃料
案内用の内管、１６Ｂは同ガス燃料案内用の外
管、２０はバーナブロツク、２１はバーナケーシ
ング、２２は風箱１８の下流側先端部に設けられ
た旋回器、２６は外管１６Ｂの下流側先端部に設
けられたガス燃料噴射口、２７は内管１６Ａの下
流側先端部に設けられた液体燃料噴射弁である。
また、第２図は、第１図に示す触媒バーナ１５Ａ
を適用した燃焼装置の系統を示すもので、同図
中、３は燃焼排ガス弁、５は燃焼ガスラインに設
けられたダンパ、６は燃焼ガスフアン、１４は燃
焼ガスバイパス循環ライン、１３は該ライン１４
に設けられたバイパス弁である。

このような構成の燃焼装置において触媒バーナ
のスタートアツプが行われるが、これは先ず、ガ
ス燃料調節弁７、液体燃料調節弁８および燃焼用
空気調節弁１０を閉とした上でパイロツトバーナ
１に点火し、触媒層９の温度を接触燃焼可能な温
度（通常200〜400℃）まで徐々に昇温させること
により開始される。この際、発生する燃焼ガスは
燃焼排ガス弁３およびダンパ５を閉、バイパス弁
１３を開とすることにより熱利用機器２の入口側
から燃焼ガスバイパス循環ライン１４に導かれ、
次いでフアン６、燃焼用ガスライン１２を経て再
び触媒バーナ１５Ａへ戻される。このようにすれ
ば燃焼ガスの熱が熱利用機器２で消費されること
がないのでスタートアツプが短縮化される上、以
下の効果も得られる。すなわち、触媒層９は通
常、小流路を形成するハニカム構造であることも
あつて急激な温度上昇下では熱衝撃により割れを
生じ易いが、上記のスタートアツプ法によれば燃
焼負荷を定常時のそれの約1/10程度にして触媒層
９を徐々に昇温させることが可能となるので、触
媒の破損を生ずることはない。

次に、燃焼用ガスライン１２に設置した温度検
地器により触媒層９を含む系全体の温度が接触燃
焼可能な温度に達したことを確認したところで、
ガス燃料調節弁７および燃焼用空気調節弁１０の
開操作が徐々に行われ、次いでパイロツトバーナ
１の消火と上記両調節弁の所定燃焼負荷相当まで
の開操作が行われる。

このような操作にともない、ガス燃料調節弁７
を通過したガス燃料は、燃料供給ノズル１６の外
管１６Ｂ内を案内されたのちガス燃料噴射口２６
からバーナポート１９内へ噴射され、一方、燃焼
用空気調節弁１０を通過した空気は、ライン４を
送られる燃焼ガスと混合されたのち燃焼用ガスラ
イン１２、風箱１８および旋回器２２を経て同様
にバーナポート１９内へ供給されるが、前者の噴
流２５は次いで後者の旋回流２３による撹拌下に
混合気とされたのち触媒層９に送られ燃焼され
る。

この燃焼により、安全昇温速度下において系全
体を液体燃料の燃焼に必要な温度まで昇温するこ
とができる。

次に、かかる温度が同様にして検地されたとこ
ろで、バイパス弁１３の閉、燃焼排ガス弁３とダ
ンパ５の開操作が行われ、次いでガス燃料調節弁
７の閉、液体燃料調節弁８の開操作によりガス燃
料から液体燃料への供給切替えが行われる。

上記により切替えられた液体燃料は、燃料供給
ノズル１６の内管１６Ａ内を案内されたのち液体
燃料噴射弁２７からバーナポート１９内へ噴射さ
れる。その噴流２４は次いで既述したガス燃料噴
流の場合と同様にして燃焼用ガスの旋回流２３と
混合されるが、この混合は充分な昇温下で行われ
るので噴流は完全に蒸発し、かくして得られる混
合気が触媒層９へ送られ燃焼することとなる。

これにより、液体燃料の液滴が触媒層へ送られ
るためカーボンの析出や局部加熱等が発生し、触
媒性能を劣化させる等の不利を回避することがで
きる。

以上は、この考案の典型的な実施例について説
明したが、この考案はこれに限定されるものでは
なく、種々の変形や応用が可能であることはいう
までもない。

例えば、燃料供給ノズルの内管と外管に供給す
る燃料を互いに交換し、内管にガス燃料、外管に
液体燃料を供給することもでき、同様な効果が達
成される。また、ガス燃料から液体燃料への切替
えに際し、ガス燃料を継続して供給することもで
きる。

実施例の各操作は主に手動で行う場合について
説明したが、触媒の許容昇温速度に沿つて各操作
をプログラム化すれば、自動操作も可能であるこ
とはいうまでもない。

（考案の効果） 以上、この考案によれば、触媒バーナの燃料供
給ノズルをガス燃料と液体燃料を内、外流路に分
けて案内可能とする二重管構造にするとともに、
バーナポートにパイロツトバーナを設け、かつ熱
利用機器の上流側から風箱へ達する燃焼ガスのバ
イパス循環ラインを設けたことにより、触媒バー
ナのスタートアツプを、パイロツトバーナの点火
による第一次の昇温、ガス燃料の接触燃焼による
第二次の昇温および液体燃料の蒸発混合気を用い
る定常燃焼のごとく触媒の許容昇温速度に沿つた
温和な条件下で進めることができ、これにより、
熱衝撃に基因する触媒の破損や未蒸発の液体燃料
液滴が触媒層へ送られ、カーボン析出や局部加熱
等の原因となつて触媒性能を劣化させるといつた
欠点を解消できる上、装置のコンパクト化も可能
となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この考案の実施例に係る触媒バーナ
の側断面系統図、第２図は、第１図に示す触媒バ
ーナを適用した接触燃焼装置の系統図、第３図
は、従来の接触燃焼装置の系統図である。 １……パイロツトバーナ、２……熱利用機器、
４……燃焼ガス循環ライン、７……ガス燃料調節
弁、８……液体燃料調節弁、９……（接触燃焼）
触媒層、１０……燃焼用空気調節弁、１１……循
環燃焼ガス供給弁、１２……燃焼用ガスライン、
１３……バイパス弁、１４……燃焼ガスバイパス
ライン、１５，１５Ａ……触媒バーナ、１６……
燃料供給ノズル、１６Ａ……内管、１６Ｂ……外
管、１８……風箱、１９……バーナポート、２２
……旋回器、２３……旋回流、２４……液体燃料
噴流、２５……ガス燃料噴流、２６……ガス燃料
噴射口、２７……液体燃料噴射弁、２８……予熱
燃焼室、２９……混合室。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 熱利用機器側へ向けて順次、燃料供給ノズルが
   貫通する風箱、該ノズルから噴射された燃料と風
   箱を通過した一般に燃焼ガス添加下の燃焼用空気
   との混合を行うバーナポートおよび接触燃焼触媒
   層を備えた触媒バーナにおいて、上記燃料供給ノ
   ズルをガス燃料と液体燃料を内、外流路に分けて
   案内可能とする二重管構造にするとともに、バー
   ナポートにパイロツトバーナを設け、かつ熱利用
   機器の上流側から風箱へ達する燃焼ガスのバイパ
   ス循環ラインを設けたことを特徴とする触媒バー
   ナ。